气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于无机多孔材料技术领域，公开了一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法，按重量百分比称取原料：55％～95％的无机多孔材料，5％～15％的聚硅氧烷，0％～30％的导热填料；将无机多孔材料与导热填料搅拌干混，混合均匀后，向其中加入聚硅氧烷继续研磨、混合，得到复合粉末；将复合粉末模压成型，得到复合材料；将复合材料进行逐步升温焙烧处理，自然冷却至室温，得到具有三维硅碳骨架的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料。本发明专利技术制备的复合材料兼具高的导热和组分吸附、分离性能，同时制备过程操作简便，工艺稳定、易于掌握，成本低廉，容易实施，能显著缩短吸附分离过程周期，提高分离效率，降低过程能耗。

【技术实现步骤摘要】
气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法
本专利技术属于无机多孔材料
，尤其涉及一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法。
技术介绍
目前，随着能源危机加剧和工业生产规模的日益扩大，吸附分离工艺的发展对于高效节能的分离过程的开发有着非常重大的意义，能大大降低工业生产成本，提高经济效益。吸附法是利用不同组份吸附差异进行分离的，其方法简便、可靠性高、操作灵活、吸附剂可反复使用。吸附法的关键是吸附剂的制备。以分子筛为代表的无机多孔材料具有高的比表面积和吸附能力、规整的孔道结构、可调控的活性中心和功能基元以及良好的热稳定性，已经作为重要的吸附分离与催化材料广泛应用于石油化工、清洁能源与储能、医药卫生等及其他工业领域。然而，无机多孔材料的孔道结构使其本征导热系数较低，在吸附分离工艺过程中的传热效果较差，导致低温吸附和高温解吸循环的周期较长，过程能耗较高。另外，目前的导热复合材料普遍以聚合物或者金属为基体，无机多孔材料作为基体的导热复合材料尚未涉及。因此，亟需一种新的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：无机多孔材料的孔道结构使其本征导热系数较低，在吸附分离工艺过程中的传热效果较差，导致低温吸附和高温解吸循环周期较长，吸附分离过程能耗较高。解决以上问题及缺陷的难度为：在无机多孔材料中添加固相导热填料虽然能有效提升复合材料的导热性能，但同时会降低单位体积下无机多孔材料比例，导致无机多孔复合材料的气体吸附分离性能损失，即目前还未开发出同时具有优异导热性能和气体吸附性能的无机多孔材料。解决以上问题及缺陷的意义为：本专利技术制备的无机多孔复合材料能够兼具优异导热性能和气体吸附分离性能，有效降低气体吸附分离中的能耗，同时制备过程操作简单，工艺稳定、易于掌握，成本低廉，容易实施，有助于开发高效节能的分离工艺。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法。本专利技术是这样实现的，一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：步骤一，取料：按重量百分比称取原料：55％～95％的无机多孔材料，5％～15％的聚硅氧烷，0％～30％的导热填料；步骤二，制备复合粉末：将无机多孔材料与导热填料搅拌干混，混合均匀后，向其中加入聚硅氧烷继续研磨、混合，得到复合粉末；步骤三，模压成型：将复合粉末模压成型，得到复合材料，模压温度为室温，模压压力为8～12MPa，模压时长为8～12min；步骤四，焙烧：将复合材料进行逐步升温焙烧处理，最后自然冷却至室温，得到具有三维硅碳骨架的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料。进一步，步骤一中，所述无机多孔材料为A型沸石分子筛、X型沸石分子筛、Y型沸石分子筛、丝光沸石、碳分子筛、介孔分子筛、活性氧化铝或活性炭中的任意一种。进一步，步骤一中，所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷嵌段聚合物或甲基氢-二甲基硅氧烷嵌段聚合物中的任意一种。进一步，步骤一中，所述导热填料为常见的陶瓷类填料以及碳基填料；其中，所述陶瓷类填料包括氮化硼、氮化硅、氮化铝和碳化硅，所述碳基填料包括石墨、金刚石粉、碳纤维、碳纳米管、纳米石墨片、石墨烯或氧化石墨烯中的任意一种或多种混合物。进一步，步骤二中，所述研磨时长为25～35min。进一步，步骤四中，所述逐步升温焙烧方法为：以2～5℃/min的升温速率升温至300～350℃，焙烧10～24h。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法制备得到的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料，所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料按重量百分比计，由55％～95％的无机多孔材料、5％～15％的聚硅氧烷以及0％～30％的导热填料组成。本专利技术的另一目的在于提供一种所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料在石油化工领域的高导热需求设备制造中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料在气体分离领域的高导热需求设备制造中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料在气体净化领域的高导热需求设备制造中的应用。结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术制备的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料，选用无机多孔材料作为基体，利用聚硅氧烷热分解挥发后形成的硅碳骨架构建三维导热网络，获得了具有较高导热系数的复合材料，兼具高的组分吸附、分离性能，同时制备过程操作简便，工艺稳定、易于掌握，成本低廉，容易实施。本专利技术能够显著提高无机多孔材料的导热性能，缩短吸附分离过程周期，提高分离效率，极大地降低过程能耗。同时，导热性能的提高能够有效地将热量及时释放与传递，促进组分吸附容量的增加。本专利技术制备的复合材料具有高导热系数，导热系数(through-plane)达到3.82W/mK，约为纯5A分子筛的31倍，易于实现大规模化工过程中的热量及时传递，保障设备可靠、稳定地运行，具有广阔的应用前景。同时，本专利技术制备的复合材料能够显著改善无机多孔材料的吸附容量以及组分间的分离性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料及其制备方法，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。现有技术中，无机多孔材料广泛应用于气体吸附分离工艺，然而，目前还未开发出同时具有优异导热性能和气体吸附性能的无机多孔材料，导致分离过程能耗高、效率低。如图1所示，本专利技术实施例提供的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：S101，取料：按重量百分比称取原料：55％～95％的无机多孔材料，5％～15％的聚硅氧烷，0％～30％的导热填料；S102，制备复合粉末：将无机多孔材料与导热填料搅拌干混，混合均匀后，向其中加入聚硅氧烷继续研磨、混合，得到复合粉末；S103，模压成型：将复合粉末模压成型，得到复合材料，模压温度为室温，模压压力为8～12MPa，模压时长为8～12min；S104，焙烧：将复合材料进行逐步升温焙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：/n步骤一，取料：按重量百分比称取原料：55％～95％的无机多孔材料，5％～15％的聚硅氧烷，0％～30％的导热填料；/n步骤二，制备复合粉末：将无机多孔材料与导热填料搅拌干混，混合均匀后，向其中加入聚硅氧烷继续研磨、混合，得到复合粉末；/n步骤三，模压成型：将复合粉末模压成型，得到复合材料，模压温度为室温，模压压力为8～12MPa，模压时长为8～12min；/n步骤四，焙烧：将复合材料进行逐步升温焙烧处理，最后自然冷却至室温，得到具有三维硅碳骨架的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，取料：按重量百分比称取原料：55％～95％的无机多孔材料，5％～15％的聚硅氧烷，0％～30％的导热填料；
步骤二，制备复合粉末：将无机多孔材料与导热填料搅拌干混，混合均匀后，向其中加入聚硅氧烷继续研磨、混合，得到复合粉末；
步骤三，模压成型：将复合粉末模压成型，得到复合材料，模压温度为室温，模压压力为8～12MPa，模压时长为8～12min；
步骤四，焙烧：将复合材料进行逐步升温焙烧处理，最后自然冷却至室温，得到具有三维硅碳骨架的气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料。


2.如权利要求1所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述无机多孔材料为A型沸石分子筛、X型沸石分子筛、Y型沸石分子筛、丝光沸石、碳分子筛、介孔分子筛、活性氧化铝或活性炭中的任意一种。


3.如权利要求1所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷、聚甲基乙烯基硅氧烷、二甲基硅氧烷-甲基乙烯基硅氧烷嵌段聚合物或甲基氢-二甲基硅氧烷嵌段聚合物中的任意一种。


4.如权利要求1所述气体吸附分离用高导热无机多孔复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙囡，张全平，李银涛，周元林，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51